Abstract

We present a study of pulse generation and propagation in erbium-doped fiber lasers with cavity length varying from 8 m to 3.5 km. We demonstrate that soliton effect determines the pulse stabilization in ultralong cavities, measuring pulses with an average 7.0 ps pulsewidth for cavity lengths between 2.25 and 3.5 km. We also demonstrate that, by filling fundamental soliton requirements, pulsewidth can be determined by length and total dispersion cavity parameters.

© 2012 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. S. K. Turitsyn, J. D. Ania-Castañón, S. A. Babin, V. Karalekas, P. Harper, D. Churkin, S. I. Kablukov, A. E. El-Taher, E. V. Podivilov, and V. K. Mezentsev, Phys. Rev. Lett. 103, 133901 (2009).
    [CrossRef]
  2. A. E. El-Taher, M. Alcon-Camas, S. A. Babin, P. Harper, J. D. Ania-Castañón, and S. K. Turitsyn, Opt. Lett. 35, 1100 (2010).
    [CrossRef]
  3. S. M. Kobtsev, S. V. Kukarin, S. V. Smirnov, and Y. S. Fedotov, Laser Phys. 20, 351 (2010).
    [CrossRef]
  4. Y. Senoo, N. Nishizawa, Y. Sakakibara, K. Sumimura, E. Itoga, H. Kataura, and K. Itoh, Opt. Express 18, 20673 (2010).
    [CrossRef]
  5. O. Kotlicki and J. Scheuer, in Proceedings of CLEO/QELS 2010 (Optical Society of America, 2010), p. ATuA4.
  6. T. J. Ellingham, J. D. Ania-Castañón, R. Ibbotson, X. Chen, L. Zhang, and S. K. Turitsyn, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 268 (2006).
    [CrossRef]
  7. V. Karalekas, J. D. Ania-Castañón, P. Harper, S. A. Babin, E. V. Podivilov, and S. K. Turitsyn, Opt. Express 15, 16690 (2007).
    [CrossRef]
  8. L. A. M. Saito, M. A. Romero, and E. A. de Souza, Opt. Rev. 17, 385 (2010).
    [CrossRef]
  9. B. N. Nyushkov, V. I. Denisov, S. M. Kobtsev, V. S. Pivtsov, N. A. Kolyada, A. V. Ivanenko, and S. K. Turitsyn, Laser Phys. Lett 7, 661 (2010).
    [CrossRef]
  10. B. N. Nyushkov, A. V. Ivanenko, S. M. Kobtsev, S. K. Turitsyn, C. Mou, L. Zhang, V. I. Denisov, and V. S. Pivtsov, Laser Phys. Lett. 9, 59 (2012).
    [CrossRef]
  11. D. J. Kuizenga and A. E. Siegman, IEEE J. Quantum Electron 6, 694 (1970).
    [CrossRef]
  12. H. A. Haus, J. Appl. Phys. 46, 3049 (1975).
    [CrossRef]
  13. F. X. Kärtner, J. A. der Au, and U. Keller, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 4, 159 (1998).
    [CrossRef]
  14. H. G. Rosa and E. A. de Souza, Opt. Fiber Technol. 18, 59 (2012).
    [CrossRef]
  15. G. P. Agrawal, Nonlinear Fiber Optics, 3rd ed. (Academic, 2001).

2012 (2)

B. N. Nyushkov, A. V. Ivanenko, S. M. Kobtsev, S. K. Turitsyn, C. Mou, L. Zhang, V. I. Denisov, and V. S. Pivtsov, Laser Phys. Lett. 9, 59 (2012).
[CrossRef]

H. G. Rosa and E. A. de Souza, Opt. Fiber Technol. 18, 59 (2012).
[CrossRef]

2010 (5)

A. E. El-Taher, M. Alcon-Camas, S. A. Babin, P. Harper, J. D. Ania-Castañón, and S. K. Turitsyn, Opt. Lett. 35, 1100 (2010).
[CrossRef]

S. M. Kobtsev, S. V. Kukarin, S. V. Smirnov, and Y. S. Fedotov, Laser Phys. 20, 351 (2010).
[CrossRef]

Y. Senoo, N. Nishizawa, Y. Sakakibara, K. Sumimura, E. Itoga, H. Kataura, and K. Itoh, Opt. Express 18, 20673 (2010).
[CrossRef]

L. A. M. Saito, M. A. Romero, and E. A. de Souza, Opt. Rev. 17, 385 (2010).
[CrossRef]

B. N. Nyushkov, V. I. Denisov, S. M. Kobtsev, V. S. Pivtsov, N. A. Kolyada, A. V. Ivanenko, and S. K. Turitsyn, Laser Phys. Lett 7, 661 (2010).
[CrossRef]

2009 (1)

S. K. Turitsyn, J. D. Ania-Castañón, S. A. Babin, V. Karalekas, P. Harper, D. Churkin, S. I. Kablukov, A. E. El-Taher, E. V. Podivilov, and V. K. Mezentsev, Phys. Rev. Lett. 103, 133901 (2009).
[CrossRef]

2007 (1)

2006 (1)

T. J. Ellingham, J. D. Ania-Castañón, R. Ibbotson, X. Chen, L. Zhang, and S. K. Turitsyn, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 268 (2006).
[CrossRef]

1998 (1)

F. X. Kärtner, J. A. der Au, and U. Keller, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 4, 159 (1998).
[CrossRef]

1975 (1)

H. A. Haus, J. Appl. Phys. 46, 3049 (1975).
[CrossRef]

1970 (1)

D. J. Kuizenga and A. E. Siegman, IEEE J. Quantum Electron 6, 694 (1970).
[CrossRef]

Agrawal, G. P.

G. P. Agrawal, Nonlinear Fiber Optics, 3rd ed. (Academic, 2001).

Alcon-Camas, M.

Ania-Castañón, J. D.

A. E. El-Taher, M. Alcon-Camas, S. A. Babin, P. Harper, J. D. Ania-Castañón, and S. K. Turitsyn, Opt. Lett. 35, 1100 (2010).
[CrossRef]

S. K. Turitsyn, J. D. Ania-Castañón, S. A. Babin, V. Karalekas, P. Harper, D. Churkin, S. I. Kablukov, A. E. El-Taher, E. V. Podivilov, and V. K. Mezentsev, Phys. Rev. Lett. 103, 133901 (2009).
[CrossRef]

V. Karalekas, J. D. Ania-Castañón, P. Harper, S. A. Babin, E. V. Podivilov, and S. K. Turitsyn, Opt. Express 15, 16690 (2007).
[CrossRef]

T. J. Ellingham, J. D. Ania-Castañón, R. Ibbotson, X. Chen, L. Zhang, and S. K. Turitsyn, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 268 (2006).
[CrossRef]

Babin, S. A.

A. E. El-Taher, M. Alcon-Camas, S. A. Babin, P. Harper, J. D. Ania-Castañón, and S. K. Turitsyn, Opt. Lett. 35, 1100 (2010).
[CrossRef]

S. K. Turitsyn, J. D. Ania-Castañón, S. A. Babin, V. Karalekas, P. Harper, D. Churkin, S. I. Kablukov, A. E. El-Taher, E. V. Podivilov, and V. K. Mezentsev, Phys. Rev. Lett. 103, 133901 (2009).
[CrossRef]

V. Karalekas, J. D. Ania-Castañón, P. Harper, S. A. Babin, E. V. Podivilov, and S. K. Turitsyn, Opt. Express 15, 16690 (2007).
[CrossRef]

Chen, X.

T. J. Ellingham, J. D. Ania-Castañón, R. Ibbotson, X. Chen, L. Zhang, and S. K. Turitsyn, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 268 (2006).
[CrossRef]

Churkin, D.

S. K. Turitsyn, J. D. Ania-Castañón, S. A. Babin, V. Karalekas, P. Harper, D. Churkin, S. I. Kablukov, A. E. El-Taher, E. V. Podivilov, and V. K. Mezentsev, Phys. Rev. Lett. 103, 133901 (2009).
[CrossRef]

de Souza, E. A.

H. G. Rosa and E. A. de Souza, Opt. Fiber Technol. 18, 59 (2012).
[CrossRef]

L. A. M. Saito, M. A. Romero, and E. A. de Souza, Opt. Rev. 17, 385 (2010).
[CrossRef]

Denisov, V. I.

B. N. Nyushkov, A. V. Ivanenko, S. M. Kobtsev, S. K. Turitsyn, C. Mou, L. Zhang, V. I. Denisov, and V. S. Pivtsov, Laser Phys. Lett. 9, 59 (2012).
[CrossRef]

B. N. Nyushkov, V. I. Denisov, S. M. Kobtsev, V. S. Pivtsov, N. A. Kolyada, A. V. Ivanenko, and S. K. Turitsyn, Laser Phys. Lett 7, 661 (2010).
[CrossRef]

der Au, J. A.

F. X. Kärtner, J. A. der Au, and U. Keller, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 4, 159 (1998).
[CrossRef]

Ellingham, T. J.

T. J. Ellingham, J. D. Ania-Castañón, R. Ibbotson, X. Chen, L. Zhang, and S. K. Turitsyn, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 268 (2006).
[CrossRef]

El-Taher, A. E.

A. E. El-Taher, M. Alcon-Camas, S. A. Babin, P. Harper, J. D. Ania-Castañón, and S. K. Turitsyn, Opt. Lett. 35, 1100 (2010).
[CrossRef]

S. K. Turitsyn, J. D. Ania-Castañón, S. A. Babin, V. Karalekas, P. Harper, D. Churkin, S. I. Kablukov, A. E. El-Taher, E. V. Podivilov, and V. K. Mezentsev, Phys. Rev. Lett. 103, 133901 (2009).
[CrossRef]

Fedotov, Y. S.

S. M. Kobtsev, S. V. Kukarin, S. V. Smirnov, and Y. S. Fedotov, Laser Phys. 20, 351 (2010).
[CrossRef]

Harper, P.

A. E. El-Taher, M. Alcon-Camas, S. A. Babin, P. Harper, J. D. Ania-Castañón, and S. K. Turitsyn, Opt. Lett. 35, 1100 (2010).
[CrossRef]

S. K. Turitsyn, J. D. Ania-Castañón, S. A. Babin, V. Karalekas, P. Harper, D. Churkin, S. I. Kablukov, A. E. El-Taher, E. V. Podivilov, and V. K. Mezentsev, Phys. Rev. Lett. 103, 133901 (2009).
[CrossRef]

V. Karalekas, J. D. Ania-Castañón, P. Harper, S. A. Babin, E. V. Podivilov, and S. K. Turitsyn, Opt. Express 15, 16690 (2007).
[CrossRef]

Haus, H. A.

H. A. Haus, J. Appl. Phys. 46, 3049 (1975).
[CrossRef]

Ibbotson, R.

T. J. Ellingham, J. D. Ania-Castañón, R. Ibbotson, X. Chen, L. Zhang, and S. K. Turitsyn, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 268 (2006).
[CrossRef]

Itoga, E.

Itoh, K.

Ivanenko, A. V.

B. N. Nyushkov, A. V. Ivanenko, S. M. Kobtsev, S. K. Turitsyn, C. Mou, L. Zhang, V. I. Denisov, and V. S. Pivtsov, Laser Phys. Lett. 9, 59 (2012).
[CrossRef]

B. N. Nyushkov, V. I. Denisov, S. M. Kobtsev, V. S. Pivtsov, N. A. Kolyada, A. V. Ivanenko, and S. K. Turitsyn, Laser Phys. Lett 7, 661 (2010).
[CrossRef]

Kablukov, S. I.

S. K. Turitsyn, J. D. Ania-Castañón, S. A. Babin, V. Karalekas, P. Harper, D. Churkin, S. I. Kablukov, A. E. El-Taher, E. V. Podivilov, and V. K. Mezentsev, Phys. Rev. Lett. 103, 133901 (2009).
[CrossRef]

Karalekas, V.

S. K. Turitsyn, J. D. Ania-Castañón, S. A. Babin, V. Karalekas, P. Harper, D. Churkin, S. I. Kablukov, A. E. El-Taher, E. V. Podivilov, and V. K. Mezentsev, Phys. Rev. Lett. 103, 133901 (2009).
[CrossRef]

V. Karalekas, J. D. Ania-Castañón, P. Harper, S. A. Babin, E. V. Podivilov, and S. K. Turitsyn, Opt. Express 15, 16690 (2007).
[CrossRef]

Kärtner, F. X.

F. X. Kärtner, J. A. der Au, and U. Keller, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 4, 159 (1998).
[CrossRef]

Kataura, H.

Keller, U.

F. X. Kärtner, J. A. der Au, and U. Keller, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 4, 159 (1998).
[CrossRef]

Kobtsev, S. M.

B. N. Nyushkov, A. V. Ivanenko, S. M. Kobtsev, S. K. Turitsyn, C. Mou, L. Zhang, V. I. Denisov, and V. S. Pivtsov, Laser Phys. Lett. 9, 59 (2012).
[CrossRef]

B. N. Nyushkov, V. I. Denisov, S. M. Kobtsev, V. S. Pivtsov, N. A. Kolyada, A. V. Ivanenko, and S. K. Turitsyn, Laser Phys. Lett 7, 661 (2010).
[CrossRef]

S. M. Kobtsev, S. V. Kukarin, S. V. Smirnov, and Y. S. Fedotov, Laser Phys. 20, 351 (2010).
[CrossRef]

Kolyada, N. A.

B. N. Nyushkov, V. I. Denisov, S. M. Kobtsev, V. S. Pivtsov, N. A. Kolyada, A. V. Ivanenko, and S. K. Turitsyn, Laser Phys. Lett 7, 661 (2010).
[CrossRef]

Kotlicki, O.

O. Kotlicki and J. Scheuer, in Proceedings of CLEO/QELS 2010 (Optical Society of America, 2010), p. ATuA4.

Kuizenga, D. J.

D. J. Kuizenga and A. E. Siegman, IEEE J. Quantum Electron 6, 694 (1970).
[CrossRef]

Kukarin, S. V.

S. M. Kobtsev, S. V. Kukarin, S. V. Smirnov, and Y. S. Fedotov, Laser Phys. 20, 351 (2010).
[CrossRef]

Mezentsev, V. K.

S. K. Turitsyn, J. D. Ania-Castañón, S. A. Babin, V. Karalekas, P. Harper, D. Churkin, S. I. Kablukov, A. E. El-Taher, E. V. Podivilov, and V. K. Mezentsev, Phys. Rev. Lett. 103, 133901 (2009).
[CrossRef]

Mou, C.

B. N. Nyushkov, A. V. Ivanenko, S. M. Kobtsev, S. K. Turitsyn, C. Mou, L. Zhang, V. I. Denisov, and V. S. Pivtsov, Laser Phys. Lett. 9, 59 (2012).
[CrossRef]

Nishizawa, N.

Nyushkov, B. N.

B. N. Nyushkov, A. V. Ivanenko, S. M. Kobtsev, S. K. Turitsyn, C. Mou, L. Zhang, V. I. Denisov, and V. S. Pivtsov, Laser Phys. Lett. 9, 59 (2012).
[CrossRef]

B. N. Nyushkov, V. I. Denisov, S. M. Kobtsev, V. S. Pivtsov, N. A. Kolyada, A. V. Ivanenko, and S. K. Turitsyn, Laser Phys. Lett 7, 661 (2010).
[CrossRef]

Pivtsov, V. S.

B. N. Nyushkov, A. V. Ivanenko, S. M. Kobtsev, S. K. Turitsyn, C. Mou, L. Zhang, V. I. Denisov, and V. S. Pivtsov, Laser Phys. Lett. 9, 59 (2012).
[CrossRef]

B. N. Nyushkov, V. I. Denisov, S. M. Kobtsev, V. S. Pivtsov, N. A. Kolyada, A. V. Ivanenko, and S. K. Turitsyn, Laser Phys. Lett 7, 661 (2010).
[CrossRef]

Podivilov, E. V.

S. K. Turitsyn, J. D. Ania-Castañón, S. A. Babin, V. Karalekas, P. Harper, D. Churkin, S. I. Kablukov, A. E. El-Taher, E. V. Podivilov, and V. K. Mezentsev, Phys. Rev. Lett. 103, 133901 (2009).
[CrossRef]

V. Karalekas, J. D. Ania-Castañón, P. Harper, S. A. Babin, E. V. Podivilov, and S. K. Turitsyn, Opt. Express 15, 16690 (2007).
[CrossRef]

Romero, M. A.

L. A. M. Saito, M. A. Romero, and E. A. de Souza, Opt. Rev. 17, 385 (2010).
[CrossRef]

Rosa, H. G.

H. G. Rosa and E. A. de Souza, Opt. Fiber Technol. 18, 59 (2012).
[CrossRef]

Saito, L. A. M.

L. A. M. Saito, M. A. Romero, and E. A. de Souza, Opt. Rev. 17, 385 (2010).
[CrossRef]

Sakakibara, Y.

Scheuer, J.

O. Kotlicki and J. Scheuer, in Proceedings of CLEO/QELS 2010 (Optical Society of America, 2010), p. ATuA4.

Senoo, Y.

Siegman, A. E.

D. J. Kuizenga and A. E. Siegman, IEEE J. Quantum Electron 6, 694 (1970).
[CrossRef]

Smirnov, S. V.

S. M. Kobtsev, S. V. Kukarin, S. V. Smirnov, and Y. S. Fedotov, Laser Phys. 20, 351 (2010).
[CrossRef]

Sumimura, K.

Turitsyn, S. K.

B. N. Nyushkov, A. V. Ivanenko, S. M. Kobtsev, S. K. Turitsyn, C. Mou, L. Zhang, V. I. Denisov, and V. S. Pivtsov, Laser Phys. Lett. 9, 59 (2012).
[CrossRef]

B. N. Nyushkov, V. I. Denisov, S. M. Kobtsev, V. S. Pivtsov, N. A. Kolyada, A. V. Ivanenko, and S. K. Turitsyn, Laser Phys. Lett 7, 661 (2010).
[CrossRef]

A. E. El-Taher, M. Alcon-Camas, S. A. Babin, P. Harper, J. D. Ania-Castañón, and S. K. Turitsyn, Opt. Lett. 35, 1100 (2010).
[CrossRef]

S. K. Turitsyn, J. D. Ania-Castañón, S. A. Babin, V. Karalekas, P. Harper, D. Churkin, S. I. Kablukov, A. E. El-Taher, E. V. Podivilov, and V. K. Mezentsev, Phys. Rev. Lett. 103, 133901 (2009).
[CrossRef]

V. Karalekas, J. D. Ania-Castañón, P. Harper, S. A. Babin, E. V. Podivilov, and S. K. Turitsyn, Opt. Express 15, 16690 (2007).
[CrossRef]

T. J. Ellingham, J. D. Ania-Castañón, R. Ibbotson, X. Chen, L. Zhang, and S. K. Turitsyn, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 268 (2006).
[CrossRef]

Zhang, L.

B. N. Nyushkov, A. V. Ivanenko, S. M. Kobtsev, S. K. Turitsyn, C. Mou, L. Zhang, V. I. Denisov, and V. S. Pivtsov, Laser Phys. Lett. 9, 59 (2012).
[CrossRef]

T. J. Ellingham, J. D. Ania-Castañón, R. Ibbotson, X. Chen, L. Zhang, and S. K. Turitsyn, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 268 (2006).
[CrossRef]

IEEE J. Quantum Electron (1)

D. J. Kuizenga and A. E. Siegman, IEEE J. Quantum Electron 6, 694 (1970).
[CrossRef]

IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. (1)

F. X. Kärtner, J. A. der Au, and U. Keller, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 4, 159 (1998).
[CrossRef]

IEEE Photon. Technol. Lett. (1)

T. J. Ellingham, J. D. Ania-Castañón, R. Ibbotson, X. Chen, L. Zhang, and S. K. Turitsyn, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 268 (2006).
[CrossRef]

J. Appl. Phys. (1)

H. A. Haus, J. Appl. Phys. 46, 3049 (1975).
[CrossRef]

Laser Phys. (1)

S. M. Kobtsev, S. V. Kukarin, S. V. Smirnov, and Y. S. Fedotov, Laser Phys. 20, 351 (2010).
[CrossRef]

Laser Phys. Lett (1)

B. N. Nyushkov, V. I. Denisov, S. M. Kobtsev, V. S. Pivtsov, N. A. Kolyada, A. V. Ivanenko, and S. K. Turitsyn, Laser Phys. Lett 7, 661 (2010).
[CrossRef]

Laser Phys. Lett. (1)

B. N. Nyushkov, A. V. Ivanenko, S. M. Kobtsev, S. K. Turitsyn, C. Mou, L. Zhang, V. I. Denisov, and V. S. Pivtsov, Laser Phys. Lett. 9, 59 (2012).
[CrossRef]

Opt. Express (2)

Opt. Fiber Technol. (1)

H. G. Rosa and E. A. de Souza, Opt. Fiber Technol. 18, 59 (2012).
[CrossRef]

Opt. Lett. (1)

Opt. Rev. (1)

L. A. M. Saito, M. A. Romero, and E. A. de Souza, Opt. Rev. 17, 385 (2010).
[CrossRef]

Phys. Rev. Lett. (1)

S. K. Turitsyn, J. D. Ania-Castañón, S. A. Babin, V. Karalekas, P. Harper, D. Churkin, S. I. Kablukov, A. E. El-Taher, E. V. Podivilov, and V. K. Mezentsev, Phys. Rev. Lett. 103, 133901 (2009).
[CrossRef]

Other (2)

G. P. Agrawal, Nonlinear Fiber Optics, 3rd ed. (Academic, 2001).

O. Kotlicki and J. Scheuer, in Proceedings of CLEO/QELS 2010 (Optical Society of America, 2010), p. ATuA4.

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (6)

Fig. 1.
Fig. 1.

Ultralong EDFL experimental setup.

Fig. 2.
Fig. 2.

Autocorrelation trace (○) and sech2 fit (─) for an 8 m long cavity. Inset: corresponding pulse spectrum.

Fig. 3.
Fig. 3.

Linear dependence of pulse duration on cavity length for short laser-cavity lengths.

Fig. 4.
Fig. 4.

Pulse duration as a function of laser cavity total length. For ultralong cavity lengths, pulse duration deviates from expected values.

Fig. 5.
Fig. 5.

Ultralong EDFL bandwidth of 0.49 nm (solid curve), with sech2 fitting (dashed curve). Inset: the sech2 fitting is compared to the short laser-cavity output bandwidth.

Fig. 6.
Fig. 6.

Pulse duration as a function of total accumulated cavity dispersion.

Equations (3)

Equations on this page are rendered with MathJax. Learn more.

τP(1ωm)1/2.
LcavπτP22|β2|,
τPλcπc(LcavD)12,

Metrics